（土木工程专业论文）水泥土搅拌桩复合地基应用研究.pdf

摘要 近些年来复合地基技术在我国发展很快，工程实践证明应用复合地 基技术具有良好的经济效益和社会效益。本文主要介绍了我国应用签种 地基处理方法分类、基本原理和适用范h 爿：，f 结合本地区多项：i ：程实例， 着重研究了水泥土搅拌桩复合地基技术应川：还针对水泥土搅拌桩存在 的质量问题，综合评述了几种实用的质量检测方法；论文还介绍了复合 地基静载荷试验，并根据现场静载荷试验，对水泥土搅拌桩复合地基承 载力的确定进行了分析等。 通过本次工程硕士论文的编写，即系统总结了这些年的工程实践经 验，又学习了有关复合地基的基本理沦和方法，扩大了知识面，增长了 工作才干，并使自己的学术水平得到了提高。 关键词：复合地基，水泥土搅拌桩，质量检测，静载荷试验， 地基承载力 a b s t r a c t g r e a tp r o g r e s sh a sb e e na c h i e v e di nr e s p e c to fc o m p o s i t ef o u n d a t i o n t e c h n o l o g y ( c f t ) i nc h i n aa n di t so b v i o u s l ye c o n o m i ca n ds o c i a lb e n e f i t h a sa l s ob e e np r o v e di nt h ee n g i n e e r i n gp r a c t i c e s i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，t h e f o u n d a t i o n sc l a s s i f i e dm e t h o d s ，t h ef o u n d a t i o n sa n a l y s i sp r i n c i p l e sa s w e l la st h e i ra p p l i c a t i o nr e g i o n sa r ei n t r o d u c e d b a s e do np r a c t i c a l e n g i n e e r i n gc a s e s i ns o m el o c a l r e g i o n s ，t h eq u a l i t yc h a r a c t e r i s t i c s a n a l y s i sa n dc o r r e s p o n d i n gd e t e c t i o nm e t h o di nt h ea p p l i c a t i o no fs o i l c e m e n tp i l ec f ta r es t u d i e d m e a n w h i l e ，t h es t a t i ct e s t i n gt e c h n o l o g yo f t h e c o m p o s i t ef o u n d a t i o ni s a l s oi n t r o d u c e d b ya i do fs o m ei n s i t e t e s t i n gr e s u l t s ，t h ec a p a b i l i t yo ft h ec o m p o s i t ef o u n d a t i o nc a nb e r e a s o n a b l yd e t e r m i n e d i nt h i s d i s s e r t a t i o n ，t h e a u t h o rh a ss u m m a r i z e dh i s e n g i n e e r i n g p r a c t i c ee x p e r i e n c e ss y s t e m a t i c a l l ya n dw h o l l yl e a r n e dt h eb a s i ct h e o r yo f c f t , a n ds e n s u o u s l yh a sg o a e nah i g h e ra c a d e m i ca b i l i t y k e y w o r d s ：c o m p o s i t ef o u n d a t i o n ；s o i lc e m e n tp i l e ；q u a l i t yd e t e c t i o n ； s t a t i ct e s t i n g ；c a p a b i l i t yo f f o u n d a t i o n 第一章绪论 第一节研究意义和目的 一、研究意义和目的 近些年来，随着地基处理技术发展和推广应用，各种形式的复合地基技术在土 木工程中得到了广泛的应用。采用复合地基的处理形式，较之桩基础具有许多明显 的优越性。一是较为经济，一般复合地基施工设备简单，技术难度低。单位：r 程造 价可比桩基础低3 0 7 0 ；二是适应面广，复合地基如深层搅拌法，石狄上挤密 桩法，高压灌浆法等对于一般常见的软弱土，如淤泥淤泥质土，粉砂及含确机质 的暗沟暗塘等均有良好的加固作用；三是常具有不可替代的独特作用。水泥土桩复 合地基是诸多复合地基中具有代表性的一种，一般具有工期短、污染小、震动小， 经济效益显著等特点，是国内外目前进行地基处理的主流技术之一。然而，复合地 基承载力和沉降计算理论正在发展之中，还不成熟。至今人们对复合地基定义、地 位和荷载传递机理认识还不一致，给复合地基的设计与施工带来一定的影响。但愈 来愈多的人认识到应用复合地基技术能充分发挥天然地基土体和增强土体承担荷载 的潜能，具有较好的经济效益和社会效益。本文研究的目的就在于学习、总结复合 地基基本理论和实践经验；结合本地区有关复合地基工程环境，探讨水泥土桩复合 地基发展中的技术问题和水泥土桩的质量检测；以及正确地进行复合地基载荷试验， 获取可靠地试验数据。 地基处理领域是土木工程中非常活跃的领域，非常有挑战性的领域，现代土木 工程对地基日益严格的要求，给我们土木工程的设计师，特别是岩土工程的设计师 提出了一个又一个难题，让我们面对挑战，促进地基处理技术更大的发展。 二、靖江市复合地基工程环境 我们靖江市位于江苏省的中部，南临长江与江阴、张家港、武进隔江相望，东 邻如皋，西与泰兴相连。靖江市城区则位于靖江市境内腹部，地理坐标为东经1 0 2 。1 4 ，北纬3 2 。0 5 。靖江市的地势开阔、平坦，微地貌北高南低，在老城区范 围内由于人类的长期活动，人工填土不断增加，地势相对较高：地貌较为单一，为 长江下游冲积平原。 靖江地处长江下游，第四纪以来受古气候影i 】n 导致海进、海退的往复变化以及 l 长江河漫潍的淤积作用，都影响和控制了靖江地区的第四系土层的沉积。 根据靖江市现有的工程地质资料，在6 0 m 范围内按其不同时代和成因类型由新 至老分别为 填土层：层厚在0 8 m 3 o m ，以杂填土、素填土为主。该层分布极不均匀 工程地质性质变化较大，一般不能作为建筑物的持力层。 粉土层：一般层厚在0 8 m 2 o m ，该层在靖江属于硬壳层，压缩性中等，工 程地质条件相对较好，是低层建筑良好的天然持力层。 淤泥质粉质粘土层：一般层厚在8 o m 1 2 o r a ，该层厚度大，压缩性高工程 地质性质差。 粉砂层：一股厚度在1 0 0 m 1 5 o m ，陔层厚度大，压缩性中等偏低，工程地 质条件较好，是良好的桩尖持力层。 粉质粘土层：可塑状态，厚度在6 0 m 左右。该层分布均匀，中等压缩性土， 工程地质条件较好。 粉细砂层：黄色，中密，饱和，含较多的铁质，颗粒由上往下由细渐粗层 厚大于2 5 o 眦 这些年来我国土木工程发展很快，工程建设规模日益扩大，在工程建设中遇到 愈来愈多的软弱地基或不良地基问题。靖江市的情况也和全国一样，软弱地基和不 良地基需经过地基处理形成人工地基，才能满足建筑物地基的要求。地基处理是否 恰当，不仅影响建筑物的安全和使用，而且对建筑速度、工程造价有不小的影响。 不少时候甚至成为工程建设过程中的关键问题。现代土木工程建设对地基处理提出 了愈来愈多的技术要求，使地基处理关键技术问题研究成为土木工程中最活跃的研 究领域之一。总结国内外地基处理技术方面的经验教训推广和发展各种地基处理 技术，提高地基处理水平，对加快基本建设速度、节约基本建设投资具有特别重大 的意义。靖江市根据当地的工程地质情况，大多选用水泥土深层搅拌桩复合地基。 三、水泥土搅拌桩复合地基 水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥( 或石 灰) 等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软士和固化剂( 浆 液或粉体) 强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的系列物理化学反应，使软 土硬结成具有整体性、稳定性和具的一定强度的水泥加固土，从而提高地基强度和 增大变形模量，形成水泥土搅拌桩复合地基。水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌年l j 粉体 喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土 搅拌。 与目前的各种地基处理方法相比，由于水泥土搅拌桩具有设备简单、操作方便， 施工时噪声小、无振动、不污染环境、造价低、时效快，与加固前相比，地基具有 较高承载力，变形也大大减小等特点，因此在工程中的应越来越广泛。但由于水泥 土系由水泥和士强制拌合而成，水泥土的强度受土的性质和水泥掺入比的影响，以 致水泥土搅拌桩的刚度介于刚性桩和柔性桩之间，因而水泥土搅拌桩在作为复合地 基进行设计时，既有桩的特性，又有天然地基之性状，在运用与计算刚性桩相似的 公式估算搅拌桩承载力时，对桩身强度有一定要求，同时必须考虑搅拌桩桩顶应力 集中列+ 复合地基承台的影响。 第二节水泥土搅拌桩复合地基发展概况 一、水泥土搅拌法国内外发展 ( 一) 国外发展情况 水泥土浆搅拌法是美国在第二次世界大战后研制成功的称为m i x e d i n p l a c e p i l e ( 简称m i p 法) ，当时桩径为0 3 o 4 m ，桩长为l o 1 2 m 。1 9 5 3 年日本引进此法， 1 9 6 7 年日本港湾技术研究所土工研制石灰搅拌施工机械。1 9 7 4 年起又研制成水泥搅 拌固化法( c l a ym i x i n gc o n s o l i d a t i o n ，简称d c m 法) 。以后日本开发、研制出加 固原理、机械规格和施工效率各异的深层搅拌机械，例如d c m 法、d m i c 法、d c c m 法。 常在港工建筑中的防波堤、码头岸壁及高速公路高填方下的深层软土地基加固工程 中应用。前苏联在1 9 7 0 年也研究成功一种淤泥水泥土桩( 类似予美国的m i p 方法) ， 用于波斯湾建设工程中。 深层搅拌法已有4 0 多年的历史。在日本和北欧应用己非常广泛，在美国是最近 一二十年才开始广泛应用起来。瑞典开始研究石扶搅拌法，主要用于处理软粘土。 这种方法发展成为石灰水泥搅拌，在芬兰、瑞典广为应用，1 9 9 7 年在美国首次应用。 在过去几十年中，美国地下工程所面临的城市建设、抗震、环境治理，已使深层搅 拌法发生了迅速的变化，最近的国际会议，如1 9 9 6 年日本东京、i 9 9 7 年在美国犹他 州，都对大量不同的深层搅拌技术表示极大的关注。 水泥土搅拌法在国外主要应用在以下几方面”： ( 1 ) 隔水作用：深层搅拌形成幕墙阻隔地下水运动，主要应f 口在大坝工程( 如在 3 华盛顿的c u s h n l a n 大坝) 和地下水位以下的深基坑开挖工程。 ( 2 ) 结构挡墙：在深层搅拌挡墙中加入钢筋，可抵抗深基坑开挖中侧向土压力， 如应用在波士顿t e dw i l l j a m s 地铁施工中。 ( 3 ) 地基加固：深层搅拌大范围处理地基土，以提高地基强度。在深基坑开挖( 如 波士顿p o r tp o i n t 隧道) 和铁路、公路建设中( 如东京湾公路和美国犹他州1 5 号州 际公路) 。 f 二) 国内发展情况 国内1 9 7 7 年由冶金部建筑设计研究总院和交通部水运规划设计总院进行了室内 试验和机械研制工作，于1 9 7 8 年底制造出国内第一台s j b l 型双搅拌轴中心管输浆 的搅拌机械，并由江阴市江阴振冲器厂成批生产( 目前s j b - 2 型加固深度可达1 8 m ) 。 1 9 8 0 年初在上海宝钢三座卷管设备基础的软土地基加固工程中首次获得成功。1 9 8 0 年初天津市机械施工公司与交通部一航局科研所利用日本进口螺旋钻孔机械进行改 装，制成单搅拌轴和叶片输浆型搅拌机，1 9 8 1 年在天津造纸厂蒸煮锅改造扩建工程 中获得成功。 国内近年来对搅拌机械发展迅速，江阴振冲器厂即将试制成一种大功率的单轴 搅拌机，加固深度可达3 0 m ：交通部第一航务工程局于1 9 9 2 年开发了我国第一代深 层水泥搅和船，该机双头搅和叶片直径达1 2 m ，间距可调，施工中各项参数可监 控；交通部第三航务工程局科研所1 9 9 2 年首次试制成搅拌斜桩的机械，最大加固深 度达2 6 m ，最大斜度为1 9 6 。：上海市隧道工程公司隧道施工技术研究所于1 9 9 2 年 试制三轴式( 3 中5 0 0 m ) 搅拌机，形成等边三角形排列。可见我国搅拌机械的研制是 向深、大和多功能干湿两用方向发展。 由于粉体喷射搅拌法采用粉体作为固化剂，不再向地基中注入附加水份，反而 能充分吸收周围软土中的水份，因此加固后地基的初期强度高，对含水量高的软土 加固效果尤为显著，该技术在国外得到广泛应用。我国由铁道部第四勘测设计院于 1 9 8 3 年用d p l 0 0 型汽车钻改装成国内第一台粉体喷射搅拌机，并使用石灰作为固化 剂，应用于铁路涵洞加固。1 9 8 6 年杭州地基基础工程公司使用水泥作为固化剂，应 用于房屋建筑的软土地基加固。1 9 8 7 年铁四院和上海探矿机械厂制成g p p 一5 型步履 式粉喷机，成桩直径5 0 0 r a m ，加固深度1 2 5 m 。当前国内的成桩直径一般在5 0 0 7 0 0 n h u 范围，深度可达1 8 m 。粉体喷射搅拌法为软土地基加固技术开拓了一种新的方法可 在铁路、公路、市政工程、港口码头、工业与居用建筑等软土地基加固方面推广使 4 用。 二、复合地基技术新发展0 3 地基处理最新发展反映在地基处理机械、材料、地基处理设计计算理论、施工 工艺、现场监测技术，以及地基处理新方法的不断发展和多种地基处理方法综合应 用等各个方面。 1 地基处理机械新发展 为了满足日益发展的地基处理工程的需要，近几年来地基处理机械发展很快。例 如，我国强夯机械向系列化、标准化发展。深层搅拌机械型号增加，除i j 几年生产 的单轴深搅拌和固定双轴深层搅拌机，浆液喷射和粉体喷射的深层搅拌机外，近年 来研制成功可变距双轴深层搅拌机和可同时适用浆液喷射的深层搅拌机，搅拌深度 和成桩直径也在扩大，海上深层搅拌机也已投入使用。我国深层搅拌机捌有量近年 来大幅度增加。高压喷射注浆机械发展也很快，出现不少新的高压喷射设备，如井 口传动由液压代替机械，改迸了气、水、浆液的输送装置，提高了喷射压力，增加 了对地层的冲切掺搅能力，水平旋喷射机械的成功，使高压喷射注浆法进一步扩大 了应用范围。近年国外还发展了将深层搅拌和喷射搅拌溶于一体，如桩内圈为机械 搅拌，外圈为喷射搅拌。注浆机械也在发展。应用于排水固结法的塑料排水带插带 机的出现大大提高了工作效率。排水带施工长度自动记录仪的配置使插带质量得到 控制。振冲器的生产也己走向系列化、标准化。为了克服振冲过程中排放泥浆污染 现场，干法振动成孔器研制成功，使干法振动碎石桩技术得到应用，地基处理机械 的发展使地基处理能力得到很大的提高。 2 地基处理材料新发展 地基处理材料的发展促进了地基处理水平的提高。新材料的应刖使地基处理 效能提高，并产生了一些新的地基处理方法。土工合成材料在地基处理领域得到愈 来愈多的应用；土工合成加筋材料的发展促进了加筋土法的发展：轻质土工合成材 料e p s 作为填土材料形成e p s 超轻量填土法；三维植被网的生产使土坡加固和绿化 有机结合起来，取得良好的经济和社会效益；塑料排水带的应用提高了排水固结法 施工质量和工效，且便于施工管理；灌浆材料的发展有效地扩大了灌浆法的应用范 围，满足了工程需要；在地基处理材料应用方面还值得一提的是近年来重视将地基 处理同工业废渣的利用结合起来；粉煤狄垫层、粉煤狄石狄二狄械复合地基、钢渣 桩复合地基、渣土桩复合地基等应用取得了较好的社会经济效益。 3 地基处理计算理论的发展 地基处理的工程实践促进了地基处理计算理论的发展。随着地基处理技术的发 展和各种地基处理方法的推广使用，复合地基在土木工程中得到愈来愈多的应用， 复合地基得到发展，逐步形成复合地基承载力和沉降计算理论。对强夯法加固地基 的机理、强夯法加固深基理论的发展又反过来推动地基处理技术新的进步。 4 地基处理施工工艺新发展 各项地基处理方法的施工工艺近年来也得到不断改进和提高，不仅有效地保证 和提高了施工质量，提高了功效，而且扩大了应用范围。真空预压法施工工艺的改 进使这项技术应用得到推广；高压喷刺注浆法施工工艺的改进使之可用于第四系复 盏层的防渗：石灰桩施工工艺的改进使石灰桩法走向成熟；边填碎石边强夯形成强 夯碎石桩的工艺扩大了强夯法的应用范围：亨l 内夯扩形成碎石桩、渣土桩、狄土桩 的施工工艺近年在夯击能量、成桩深度等方面部有较大提高。可以蜕，每一项地基 处理方法的施工工艺都在不断提高。 5 地基处理监测 地基处理的监测日益得到人们的重视。在地基处理施工过程中和施工后进行测 试，用以指导施工、检查处理效果、检验设计参数。检测手段愈来愈多，检测精度 日益提高。地基处理逐步实行信息化施工，有效地保证了施工质量，取得了较好的 经济效益。 6 地基处理新方法 近年来，各地因地制宜发展了许多新的地基处理方法。例如：将强夯法用以处 理较软弱土层，边填边夯，形成强夯碎石柱复合地基以提高地基承载力、减少沉降； 在适合强夯法处理的地基，由于施工机械能力达不到要求或环保要求受到限制时， 可先用碎石桩法处理深层地基，建立排水通道提高基层承载力( 碎石柱可以只填料 到距地面4 5 m 处) ，浅层用低能级强夯处理，根据工程实例其效果可由1 2 0 k p a 承 载力提高到2 0 0 k p a 以上，这是一种深浅结合，扬长避短值得推广的地基处理方法； 近年低强度混凝土桩复合地基应用得到发展，低强度桩包括水泥粉煤灰碎石桩、二 灰混凝土桩、低标号混凝土桩等。低强度混凝土桩复合地基不仅能充分发挥桩体和 桩间上的承载力潜能，而且使桩侧摩阻力决定桩的承载力和桩身强度决定承载力两 者接近从而可达到较好的经济效益。疏桩基础，或称刚性桩复合地基也可认为是 地基处理方法的发展。这种方法利用复合地基的思路，充分发挥钢筋混凝土摩擦桩 6 和桩间土的效用，减少用桩数量，可取得较好的经济效益。新的地基处理方法的不 断发展提高了地基处理的整体水平和能力。 7 地基处理技术综合应用 地基处理技术的发展还表现在多种地基方法综合应用水平的提高。例如：真空预 压法和堆载预压法的综合应用可克服真空预压法预压荷载小干8 0 k p a 的缺点，扩大 了它的应用范围；真空预压法与高压喷射注浆法结合可使真空预压法虚用于水平渗 透性较大的土层：高压喷射注浆法与灌浆法相结合可提高灌浆法的纠倾加固效果： 土工织物垫层与砂井法结合可有效地提高地基的稳定性；锚杆静压法与掏土法结合、 锚杆静压法与顶升法结合使纠倾加固技术提高到一个新的水平。重视多种地彗处理 方法的综合应用可取得较好的社会经济效益。 地基处理领域是土木工程中非常活跃的领域，非常有挑战性的领域。复杂的地基， 现代土木工程对地基日益严格的要求，给我们土木工程的设计师，特别是岩土工程 的设计师提出了一个又一个难题，让我们面对挑战，促进地基处理技术更大的发展。 第三节论文主要研究内容 本文将通过靖江市几个水泥土搅拌桩的复合地基工程实例的质量检测资料的分 析，一方面为今后有关这类复合地基的工程设计、施工提供参考依据；另一方面更 能推动靖江市地基处理技术的研究和应用提供宝贵的经验。本论文的编写是结合自 己在复合地基质量检测工作中的一些经验，通过论文编写期间的资料收集和参考文 献的学习、总结，使我划水泥土桩复合地基的认 _ 更加深入，有关的基础理论得到 加强，技术水平、学术水平鄙有所增长和提高论文质量亦力求能达至归：程硕上沧 文的要求。 本文的主要研究内容有以下几个方面： 一、有关地基处理技术文献综述 地基处理技术种类繁多，所以关于地基处理技术方面的论文也非常丰富。通过 收集和整理这方面的资料，发现我们在基层做实际工作的技术人员，对关于地基处 理方面的理论和信息方面注意不够，在基层仅偏重技术的实践与应用。所以通过论 文编写应对地基处理技术的某些理论和先进技术多学习一些。因为学习是为了应用， 就是要结合本地区客观条件和环境特点学习；学习出是为了使靖江订丁地基处理坎术 的应用水平的提高。所以，本论文很重要的内容要总结别人先进的东西。 第二章复合地基基本理论和方法 复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在 天然地基中设置加筋材料等处理方法形成的。加固区是由基体( 天然地基土体) 和 增强体两部分组成的人工地基。复合地基承载力和沉降计算理论正在发展之中，还 不成熟。至今人们对复合地基定义、地位和荷载传递机理认识还不一致。但愈来愈 多的人认识到应用复合地基技术能较充分发挥天然地基土体和增强体承担荷载的潜 能，具有较好的经济效益和社会效益”。 第一节复合地基的分类及基本特点 一、分类 根据地基中增强体的方向可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基 两类。竖向增强体复合地基习惯上称为桩体复合地基。根据增强体性质又可分为散 体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基”3 。如下述所示： 复合地基 竖向增强体复合地基蓁葚篡銎篓盖主地基 i 刚性桩复合地基 水平向增强体复合地基 按照加固原理进行分类，可以分为八大类”3 ：露换、排水固结、灌入固化物、振 密或挤密、加筋、冷热处理、托换或纠倾。每一类又含有多种处理方法。 二、基本力学特点 复合地基有两个基本特点： ( 1 ) 加固区是由基体和增强体两部分组成，是非均质和各向异性的； ( 2 ) 在荷载作用下，基体和增强体共同承担荷载的作用。前一种特征使它区别于 浅基础，或称为均质地基( 包括天然的和人工的) ，后一特征使它区别于桩基础，从 荷载传递机理看，竖向增强体复合地基界于浅基础和桩基础之问。 三、形成条件 在荷载作用下，增强体与基体通过变形协调共同承担荷载作用是形成复合地基 的基本条件。在图1 ( a ) 和图l ( b ) 中，e p e s l ，e p e s 2 ，e p 为桩体模量，e s l 为 桩间土模量，e s 2 为加固区下卧层土体模量或加固区垫层模量。图l ( a ) 中e s 2 为 q 加固区下臣 层土体模量，图l ( b ) 中e s 2 为加固区垫层土体模量。容易理解，在图i ( a ) 和图l ( b ) 中，在承台传递荷载作用下，通过增强体和基体变形协调b - j 以形成复 合地基共同承担荷载作用。图1 ( c ) 中e p e s 。在承台荷载作用下，开始增强体和 土体中应力大小大致上按两者的模量比分配，随着土体蠕变，土中应力可能进一步 向增强体转移。若e n e s 。桩间土体承担荷载比例极小，特别是地基土体中超孔隙水 压力消散，土体固结后承担荷载更小。若遇地下水位下降等因素，土体发生固结沉 降，则增强体与土体难以共同承担上部荷载。当然，对于散体材料增强体，在荷载 作用下，主要产生鼓胀变形，因此图i 中各种情况均可形成复合地基。 顺便指出，如图l ( b ) 中所示设嚣挚层可有效改善复合地基中浅层的受力状态， 如减小桩土应力比提高增强体的围压使其能承受更大地竖向力等。 不可压缩层 ( a ) | 岢戴 臣三驾墨宴 e s 2 山业9 币i r 压缩层 ( b ) 图l 第二节置换方法 不可压糟层 ( c ) 一、换土垫层法 将软弱土或不良土开挖至一定深度，回填抗剪强度较大、压缩性较小的土，如 砂、砾、石渣等，并分层夯压实，形成双层地基。砂石垫层能有效扩散基底压力， 提高地基承载力，减少沉降。适用各种软弱土地基。 二、挤淤置换法 通过抛石和夯击回填碎石置换淤泥达到加固地基目的。适用厚度较小的淤泥地 基。- 三、褥垫法 当建( 构) 筑物的地基一部分压缩性很小，而另一部分压缩性较大时，为了避 免不均匀沉降，在压缩性很小的区域，通过换填法铺设一定厚度可压缩性的土料形 成褥垫，以减少沉降关。适用建( 构) 筑物部分座落在基岩上，部分座落在土上， 1 0 以及类似情况。 四、振冲置换法 利用振冲器在高压水流作用下边振边冲在地基中成孔，在孔内填入碎石、卵石 等粗粒料且振密成碎石桩。碎石桩与桩闯土形成复合地基，以提高承载力，减小沉 降。适用不排水抗剪强度不小于2 0 k p a 的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地 基。 五、强夯置换法 采用边填碎石边强夯的强夯置换法在地基中形成碎石墩体，由碎石礅、墩问土 以及碎石垫层形成复合地基，以提高承载力，减小沉降。强夯法加固地基效果明显、 经济易行、设备简单、节约三材等明显优点。适刖人工填土、砂土、粘性土和地上、 淤泥和淤泥质土地基。 六、砂石桩( 置换) 法 在软粘土地基中采用沉管法或其它方法没置密实的砂桩或砂石桩，以置换同体 积的粘性土形成复合地基，以提高地基承载力。同时砂石桩还可以同砂井一样起排 水作用，以加速地基土固结。适用软粘土地基 七、石灰桩法 通过机械或人工成孔，在软弱地基中填入生石狄块或生石灰块加其他掺合料， 通过石灰的吸水膨胀、放热以及离子交换作用改善桩周土的物理力学性质，并形成 石灰桩复合地基，可提高地基承载力，减少沉降。适用杂填土、软粘土地基。 八、e p s 超轻质料填土法 发泡聚苯乙烯( e p s ) 重度只有土的1 5 0 l 0 0 ，并具有较好的强度和压缩性 能，用作填料，可有效减少作用在地基上的荷载，需要时也可置换部分地基土，以 达到更好效果。适用软弱地基上的填方工程。 第三节排水固结法。 一、堆载预压法 天然地基在预压荷载作用下压密、固结，地基产生变形。地基土强度提高，卸 去预压荷载后再建造建( 构) 筑物，峻工后沉降小，地基承载力也得到提高。堆戟 预压有时也利用建筑物自重进行。当天然地基土体渗透较小州，为了缩短土体排水 固结的排水距离，加速土体固结，在地基c 卜改氍竖向排水通通，如砂井、袋装砂井 1 1 或塑料排水板等。亦可设置水平排水体“3 。适用软粘土、粉土、杂填土、冲填土、 泥炭土地基等。 二、超载预压法 预压荷载大于工作荷载，其它同堆载预压法。超载预压不仅可减少工后固结沉 降，还可消除部分次固结沉降。适用软粘土、粉土、杂填土、冲填土、泥炭土地基 等。 三、真空预压法 在饱和软粘土地基中设置竖向排水通道和砂垫层在其上覆盖不透气密封膜。 通过埋设于砂垫层的抽气管进行长时间不断抽气和水在砂挚层和砂井中造成负气 压而使软粘土层排水固结，负气压形成的当量预压荷载l ：l ：j 达8 5 k p a 。适用饱和软粘 土地基。 四、真空预压与堆载联合作用法 当真空预压达不到要求的预压荷载肘，可与堆载预压联合使用，其堆载顶压菏 载和真空预压当量荷载可迭加计算。适用范围同真空预压与堆载联合作用法。 五、降低地下水位法 通过降低地下水位，改变地基土受力状态，其效果如堆载预压，使地基土固结， 在基抗开挖支护设计中可减小围护结构上作用力。适用砂性土或透水性较好的软粘 土层。 六、电渗法 在地基中设置阴极、阳极，通以直流电，彤成也场。土中水流向j 5 j 拔，采用抽 水设备将水抽走，达到地基土体排水固结效果。真空预压与电渗法联加固，充分发 挥各自优势，使力的势能场与电场、热力场共同作 ； ；i ，使加固效果提高二至数倍。“。 适用软粘土地基。 第四节灌入国化物 一、深层搅拌法 利用深层搅拌机将水泥或石灰和地基土原位搅拌形成圆柱状格栅状或连续墙 水泥土增强体，形成复合地基以提高地基承载力，减小沉降。也刚它形成防渗帷幕。 深层搅拌法又可分为喷浆深层搅拌法和喷粉深层搅拌法两种。唢深层搅拌法一类使 用颗粒状生石灰的深层石灰搅拌法( d l m 法) ：另一类使用尘石灰粉末的粉体喷射搅拌 1 2 第五节振密、挤密法、加筋法 一、振密法 1 表层原位压实法 采用人工或机械夯实、碾压或振动，使土密实。密实范围较浅。适用杂填土、 疏松无粘性土、非饱和粘性土、湿陷性黄土等地基的浅层处理。 2 强夯法 强夯法又称动力固结法。 采用重量为l o 4 0 t 的夯锤从高处自由落下，地基土在强夯的冲击力和振动力 作用下密实，可提高承载力，减少沉降。适用碎石土、砂土、低饱和度的粉二l 与牯 性土，湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯法加固软土地基，只要方法适合， 也能达到预期的加固效果“3 1 。 3 振冲密实法 一方面依靠振冲器的强力振动使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列孔隙减小， 另一方面依靠振冲器的水平振动力，加回填料使砂层挤密，从而达到提高地基承载 力，减小沉降，并提高地基土体抗液化能力。适用粘粒含量小于1 0 的疏松砂性土地 基。 二、挤密法 1 挤密砂石桩法 采用沉管法或其它方法在地基中设置砂桩、碎石桩。在成桩过程中对桩问土进 行挤密，挤密桩间土和砂石桩形成复合地基，提高地基承载力和减少沉降。近年不 少单位在制桩过程中采用较大能量重锤夯扩桩体，使挤密效果更好。桩体材料也有 采用矿渣、渣土形成矿渣桩、渣土桩等。砂石桩法可分为振冲碎石桩法、干振挤密 碎石桩法、沉管砂石桩法和强夯置换碎石桩法等。适用疏松砂性土、杂填土、非饱 和粘性土地基，黄土地基。 2 爆破挤密法 在地基中爆破产生挤压力和振动力使地基土密实以提高土体的抗剪强度提高 承载力和减小沉降。适用疏松砂性土、杂填土、非饱和粘性土地基，黄土地基等。 3 土桩、灰土桩法 采用沉管法、爆破法和冲击法在地基中设置土桩或灰土桩，在成桩过程中挤密 1 4 桩问土，由挤密的桩间土和密实的土桩或狄土桩形成复合地基。适用地下水位以上 的湿陷性黄土、杂填土、素填土等地基。 三、加筋法 1 i 加筋土法 在土体中埋置土工合成材料( 土工织物、土工格栅等) 、金属板条等形成加筋土 颦层，增大压力扩散角，提高地基承载力，减小沉降，或形成加筋土挡土墙。适用 堤坝软土地基，挡土墙。 2 锚固法 锚杆一端固于地基土中( 或岩石，或其他构筑物) 另一端与构筑物联结以减 少或承受构筑物受到的水平向作用力。适用仃l j j 以锚固的土层，岩层或构筑物的地 基。 3 树根桩法 在地基设置如树根状的微型灌注桩( 直径7 02 5 0 r a m ) ，提高地基或土坡的稳定 性。适用各类地基。 4 低强度混凝土桩复合地基法 在地基中设置低强度混凝土桩，与桩i 训土形成复合地基，如水泥粉煤灰碎石桩 复合地基、二灰混凝土桩复合地基等。适用各类深厚软弱地基。 5 钢筋混凝土桩复合地基法 在地基中设置钢筋混凝土桩( 摩擦桩) ，与桩问土形成复合地基。适用各类深厚 软弱地基。 第六节冷热处理法、托换法、纠倾法等 这些方法的原理和适用方法不一一列出，需进。步了解，可查阅文 5 。 第三章复合地基静戴荷试验研究 为了确定复合地基的承载力，应首先选用静载荷试验方法，其它方法只能作为 工程验收的辅助手段。而且在通常情况下，其它方法的测试结果应以静载菏试验的 结果进行校正修正。对于有条件的工程应作好前期试桩的载荷试验，这对于确定地 基加固形式，加固参数( 如桩长、水泥渗入量、置换率等) 都有重要的指导意义。 在水泥土搅拌桩复合地基的设计阶段，一般都应进行少量的复合地基静载试验。 现场静载荷试验可分为单桩载荷试验和桩土复合地基载荷试验两种。 本章内容主要结合我市在复合地基静载荷试验方面的些实际工作进行总结提 高。 第一节单桩静载荷试验法 一、单桩静载荷试验 单桩载荷试验是通过试验确定桩本身的承载力及变形，然后再通过理论关系推 求桩土复合地基承载力及变形。 二、7 5 0 0 k n 单桩静载荷试验实例“ ( 一) 试验目的 1 工程概况 靖江市人民医院拟建外科大楼，该工程由南京军区建设设计院设计。本项工程 设计三根试桩。桩基类型为钻孔灌注桩，桩径中8 0 0 r i o n ，没计桩长( 距平整后的自然 地坪) 3 3 m ，桩身砼强度等级为c 3 0 ，配筋1 6 巾1 6 。 2 试验目的 为通过现场静荷试验确定单桩竖向极限承载力标准值为设计者提供设计依据。 根据此目的，本单桩竖向抗压静载试验必须加载至破坏，以得出准确的单桩竖向承 载力极限值。根据预估设计承载力确定堆重量为7 5 0 0 k n 。 3 试验场地土质 场地土质情况白上而下可分层为 层素填土：杂色，层厚0 6 m 1 7 m 。 层粉土央粉砂：灰色、狄绿色，稍密，层厚i 】7 m 1 2 5 m 。 6 层粉细砂：灰绿色、饱和、中密、 层粉质粘土：狄绿色、土质均匀、 层粉砂：黄色、饱和、中密。 ( 二) 试验测试方案 层厚1 2 5 i i l 1 3 6 m 。 刈塑、饱和、层厚4 2 m 5 1 m 。 试验场地地基松软，要在其松软地基上奈难稳定堆载7 5 0 0 k n 荷载，为防止地基 大沉降或偏沉，我们进行了地基加固处理，以保证检测施工过程中整体设备稳定及 绝对安全。 1 试桩桩头处理 以试桩为id ，1 4 m 半径范圳内挖除_ _ j ：力至砹汁丛础底标高，试桩按胤定j ：露 5 0 6 0 c m 。将桩顶松敞部分消除，并按设汁底标高凿平，加双层钢筋| ) i ) 9 片桩阁套 上高度8 0 c m ，厚度为2 c m 钢板制成的与桩同径的套箍，用c 3 0 细石砼将桩头补平， 表面一定要平整。 2 堆载场地处理 试验区域范围内，场地要求平整并进行预压，在设置地位置用碎石( 厚3 0 0 c m ) 找平、压实并抄平。 3 进场 由于现场场地较小，运输及吊装作业量较大，设备及荷载应分批进场，合理俳 置现场堆放区，尽量减少重复工作量，消除安全隐患。 4 堆载要求 严格观察堆放过程中整体设备水平度。在堆码荷载前，先在周围选测点四个， 为测录地基平面原始标高，从安装梁时开始调水平度，每码一层堆载时测出下沉量， 以便随时掌握地基下沉情况，对偏沉时的稳定及时采取保持稳定的措施。 因本次堆载物选取的是砼块( 体积l m l ) 和钢锭及钢板桩( 长6 m ) ，所以本次试 验堆载需将它们有机地结合在一起，组成一个整体。 ( 三) 试验情况 1 试验采用堆载法 由一根主梁( 6 6 m ) ，两根次梁( 6 3 m ) ，四根挡梁，十根砼粱( 截面4 0 5 0 c m ， 长5 m ) 组成压重平台反力装置，其上截载物山砼块、钢锭、钢扳桩有机组成并均匀 稳固放置于平台上。加压系统由两台3 2 0 t 手动液压千斤顼同步工作，测改系统由幽 只安装在试桩上的二个正交直径方向对称嘶j 说的百分表( o 5 c m ) ! 【i 成，仃分表底 7 座在基准梁上，基准梁用二根( 2 5 ) 槽钢，两端支承在四根牢固打入土中的钢管上。 试验开始前，所有千斤顶百分表等均进行了标定。 2 试验加载方法 采用慢速维持荷载法，逐级加载，每级荷载达到相对稳定后加下一级荷载，直 到试桩破坏，然后分级卸载到零。 本次试验遵循建筑桩基技术规范j g j 9 4 9 4 附录c 有关规程进行。采用慢速 维持荷载法加载。 ( 1 ) 加载分级：设计预估单桩极限承载力6 0 0 t ，本试验每级加载6 0 t 。 ( 2 ) 沉降观测：每次加载后，按问隔5 、1 0 、l j 、1 5 、1 5 、3 0 、3 0 、抄表。 ( ：3 ) 稳定标准：桩顶沉降量在ld , h , t 内1 i 超过0 i m m ，并连续出现两次( 由1 j 小 时内连续三次观测值计算) ，并且每级荷载维4 j t ：l l j 。j l u j 不少于2 小口_ j 。 ( 4 ) 终止加载条件 a 某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级荷载作用下的五倍。 b 某级荷载作用下，桩的沉降量为前一级衙载作用下沉降量的二倍，且经2 4 小 时未达相对稳定。 ( 5 ) 卸载观测 每级卸载后按间隔1 5 、1 5 、3 0 、3 0 抄表，一小时卸下一级。 全部卸载后，隔三小时再观测一次。 3 试验过程稳定性 用水平仪测量出基桩梁的沉降变化仪在 a n l l l 范l j i 习内，可认为无地基沉阶的_ i 一扰， 试验结束时，整体设备的下沉降量约为2 c m 钢结构变形极微( 远在允许值内) ，外表 观察几乎无变形，保证了试验工程稳定和安全。 ( 四) 试验结果 1 桩号1 。、2 。、3 。沉降量 表3 - 1 、表3 - 2 、表3 3 列出了试验得出的桩号l 、2 。、3 的沉降量 表3 - 1 试桩号：1 荷载 历时( m i n ) 沉降量( m m ) 荷载性质序号 ( k n )本级累计本级累计 l3 0 0 2 6 0 0 1 2 01 2 02 3 1 8 2 3 1 8 加 39 0 01 2 02 4 03 0 9 75 4 1 5 4 1 2 0 0 1 8 04 2 0 2 ，7 0 38 1 1 8 51 5 0 01 8 06 0 0o 7 1 88 8 3 6 61 8 0 01 8 0 7 8 01 0 0 49 8 1 0 72 1 0 02 l ( )9 9 02 4 6 71 23 0 7 82 4 0 03 3 01 3 2 01 6 8 31 39 9 0 92 7 0 03 0 01 6 2 0 4 0 8 41 8 0 7 4 l o3 0 0 04 2 0 2 6 4 04 8 2 62 29 0 0 载 l l3 3 0 02 7 02 ：j 1 08 2 4 63 1 4 6 1 2 3 6 0 0 4 8 02 7 9 01 22 2 7 4 3 3 7 3 1 33 9 0 01 4 4 04 2 3 03 20 5 77 5 4 3 0 1 4 3 0 0 0 6 0 4 2 9 07 3 1 4 j 卸1 52 4 0 06 04 3 5 07 0 3 8 4 1 6 1 8 0 0 6 0 4 4 1 06 4 3 6 7 1 71 2 0 06 04 4 7 05 81 4 5 载1 86 0 06 04 5 3 05 1 8 9 0 1 901 8 04 7 l o 48 3 0 表3 - 2 试桩号：2 4 荷载历时( n l i n )沉降龟( m m ) 荷载性质序号 ( k n ) 本级累计本级累计 l3 0 0 26 0 01 2 01 2 04 1 1 84 1 1 8 力h 39 0 01 2 02 4 00 8 1 84 9 3 6 41 2 0 01 2 03 6 01 6 1 76 5 5 3 51 5 0 01 2 04 8 00 4 9 57 0 4 8 61 8 0 01 8 06 6 02 ：3 8 79 ，4 3 5 72 1 0 02 1 08 7 02 8 9 7 1 2 3 3 2 82 4 0 02 4 0l l l 04 0 6 l1 63 9 3 92 7 0 02 4 01 3 5 04 9 9 62 1 3 8 9 1 03 0 0 03 6 01 7 i o7 5 4 l2 89 3 0 载 1 13 3 0 05 4 02 2 5 01 22 0 44 l1 3 4 1 23 6 0 01 5 0 03 7 5 03 0 2 4 47 13 7 8 1 33 0 0 0 6 03 8 l o 7 0 3 4 8 卸 1 42 4 0 06 03 8 7 06 7 1 4 5 1 51 8 6 06 0：9 3 06 2 5 8 8 1 61 2 0 06 0：3 9 9 04 8 1 4 6 载1 76 0 06 04 0 5 0d 66 ：j 7 1 8o1 8 ( j4 2 ：3 04 0 7 8 5 1 9 表3 - 3 试桩号：3 。 荷载 历时( 1 1 1 ip i )沉降量( o i l ) 荷载性质序号 ( k n )本级累计本级累计 l3 0 0 2 6 0 0 1 2 01 2 0 3 0 53 0 5 0 加 39 0 01 2 02 4 00 9 1 73 9 6 7 41 2 0 01 2 03 6 01 3 6 85 3 3 5 51 5 0 01 2 04 8 01 3 4 96 6 8 4 61 8 0 01 2 06 0 01 6 6 68 3 5 0 72 1 0 01 2 07 2 02 4 9 61 08 1 6 82 4 0 01 8 09 0 01 4 3 41 2 2 8 0 92 7 0 02 l o1 1 1 06 0 4 61 8 ： 2 j 加3 0 0 02 4 01 3 5 05 8 0 22 i 1 ： i 载l l 3 3 0 0 2 4 01 5 9 0 1 4 3 4 43 8 4 7 5 1 23 6 0 05 7 02 1 6 01 0 4 2 5 - 1 8 9 0 0 1 33 9 0 0 1 4 7 0 3 6 3 02 3 1 0 07 2 0 0 0 1 43 0 0 06 03 6 9 07 l7 3 1 卸 1 52 4 0 06 03 7 5 06 85 4 8 1 61 8 0 06 03 8 1 06 2 9 8 3 1 71 2 0 06 03 8 7 05 8 8 3 4 载1 86 0 06 03 9 3 05 1 3 7 8 1 901 8 04 l l o4 1 1 9 8 2 试桩q s 曲线 图3 一l 绘出了桩号l 。、2 4 、丁的q s 曲线图 3 极限承载力 根据q s 曲线及沉降量，三根